金属电热元件的计算.docx

PAGE PAGE 1 联接方式计算参数 联接方式 计算参数 星形接法 三角形接法 相功率（KW） P =P/3 x P =P/3 x 相电压（V） U =U/√3 x U =U x 相电流（A） I =103P /U =103P/√3U x x x I =103P /U =103P/3U x x x 线电流（A） I=I =103P/√3U x I=√3I =103P/√3U x 相电阻（Ω） R =U 2/103P x x x R =U 2/103P x x x 20℃时 R =ρ /ρ *R 相电阻（Ω） 20 20 t x R =ρ /ρ *R 20 20 t x 截 面 形 状 计算参数 电 阻 丝 电 阻 带 截面尺寸(mm) .d=34.43√P 2ρ /U 2W x t x y .a=3√105ρ P 2/1.88m(m+1)U 2W t x x y 每相长度（m） L =R A/ρ x x t L =R A/ρ x x t 截面积（mm2） A=πd2/4 A=0.94ab=0.94ma2 每相元件重量（kg） G=gL x G=gL x 计算电热元件前，应给出炉子的安装功率、供电线路电压、电热元件材料和电热元件的联接方式。 一、计算公式 电热元件的尺寸按下表所列顺序进行计算。 电热元件尺寸计算表 元件实际单位表面 元件实际单位表面 功率（W/cm2） W =103P /πdL ＜W b x x y W =102P /2(a+b)L ＜W b x x y 注：a电阻带厚度（mm）；b 电阻带宽度（mm）； d电阻丝直径（mm）；m b/a=5~18； g每米元件重量（kg/m）；U 线电压（V）； P 安装功率(kW)； yW 元件允许的单位表面功率（W/cm2）； y 20 tρ 、ρ 20℃及 t℃时元件的电阻系数（Ω?mm2/m）。 20 t 螺旋线电热元件尺寸 qlx q每圈螺旋线长度 l =πD (mm) 每相电热元件圈数 n=1000L /l 螺旋节距 S=L q l x q l式中：L 螺旋线长度，即炉内安装每相螺旋线的总长度(mm); l xL 每相电热元件的长度(m)，见上表； x D 螺旋平均直径(mm)。 波形线电热元件尺寸 b每一波纹长度 l =2(πh/cosθ+H-2h/ cosθ) (mm) b x b每相电热元件波纹数 x b b波形线波距 S=L /n (mm) b 式中：H 波纹高度(mm)； h 波纹弧高(mm)； Lb 波形线长度，即炉内安装每相波形线的总长度（mm）。 波形带电热元件尺寸 bx b每一波纹长度 l =2(πr+H-2r) （mm） 每相电热元件波纹数 n=1000L b x b b波形带波距 S=L /n (mm) b 式中：H 波纹高度(mm)； r 波纹弯曲半径(mm)； bL 波形带长度，即炉内安装每相波形带的总长度（mm）。 b 二、例题 室式电阻炉炉膛尺寸为：长×宽×高＝ 1200mm× 850mm× 800mm，最高工作温度950℃，安装功率为66kW，采用0Cr25Al5 螺旋线电热元件，星形接法，供电线路电压 380V，求电热元件尺寸。 解：根据炉膛尺寸，在炉膛两侧墙和炉底各安装一相电热元件。 炉墙相功率 P =P/3＝66/3=22kW，相电压 U =U/√3=380/√ x x x x x3=220V,相电阻 R =U 2/103P =2202/22×103=2.2Ω，炉温 950 x x x t元件温度考虑为 1100℃。由查表知，0Cr25Al5 的电阻系数ρ ＝1.511 t Ω?mm2/m，电热元件允许的单位表面功率选定为 W ＝1.6W/cm2，由 y 上表计算 电热元件的直径为 x t x yd=34.43√P 2ρ /U 2W =34.43√222×1.511/2202×1.6＝7.3mm x t x y 7.5mm 电热元件长度 Lx=RxA/ρt =2.2×0.785×7.52/1.511≈65m 电热元件实际单位表面功率 W =103P /πdL =103×22/3.14×0.75×6500＝1.44 W/cm2（＜ b x x yW ，合适) y 螺旋直径 D=8×7.5=60mm (取 D/d=8) q每圈螺旋线长度 l =πD=3.14×60=188.4mm q x q电热元件圈数 n=1000L /l =1000× x q 距炉口 400mm 的一段炉膛将其表面热负荷提高 25%，在此段内安放 135 圈布置 6 层，其余 800mm 一段炉膛安放 210 圈，同样布置 6 层。 S螺旋节距 S 1 S2 S =L /n =6×400/135＝17.8mm（长 400mm 炉